Nguyễn Vũ Kỳ, Bộ môn Hệ thống Nông nghiệp
Kết quả nghiên cứu về phát thải khí nhà kính từ các hệ thống trồng xen trong vườn cà phê vối ở tỉnh Đắk Lắk cho thấy phân bón tổng hợp đóng vai trò là nguồn phát thải chính, đây là “điểm nóng phát thải” lấn át tất cả các nguồn phát thải đầu vào khác của giai đoạn sản xuất cà phê.
- Nguồn phát thải: N trong phân bón tổng hợp được xác định là nguồn đóng góp lớn nhất vào tổng lượng phát thải carbon trong canh tác cà phê ở Đăk Lăk. Tại các mô hình được khảo sát, việc sử dụng phân bón vô cơ chiếm khoảng 71% tổng lượng khí thải. Chi tiết trong các hệ thống xen canh, con số này dao động từ 75,8% đến 81,8% tổng lượng phát thải, khiến tất cả các nguồn phát thải khác, như tưới nước, sử dụng vôi và nhiên liệu, trở nên không đáng kể khi so sánh. Chi tiết hơn, lượng khí thải từ N trong phân tổng hợp từ 2.300 đến 4.340 kg CO₂e/ha cao hơn đáng kể so với phát thải từ sử dụng các phân khác. Đồng thời cao vượt trội hơn lượng khí thải từ tưới (~ 8%), vôi (~ 6%) và bảo vệ thực vật (~ 4,8%).
- Cơ chế phát thải: quá trình phát thải được thúc đẩy bởi các quá trình sinh học và hóa học chuyển đổi N thành oxit nitơ (N2O), một loại khí có tiềm năng nóng lên toàn cầu gấp 273 lần CO2. Phát thải xảy ra theo 2 cơ chế,
(1) Phát thải trực tiếp: Khi phân N ở dạng tổng hợp được thêm vào đất, nó sẽ làm tăng lượng N có sẵn cho các quá trình sinh hóa trong đất của vi sinh vật. Có 2 quá trình chính gồm nitrat hóa (Nitrification) và khử nitơ (Denitrification), cả hai đều được giải phóng trực tiếp dưới dạng sản phẩm phụ từ đất.
Nitrification: NH₄⁺ bị oxy hóa thành NO₃⁻; N₂O có thể được tạo ra như sản phẩm phụ.
Denitrification: NO₃⁻ bị vi sinh vật khử theo chuỗi
NO₃⁻ → NO₂⁻ → NO → N₂O → N₂.
Phân N → NH₄⁺/NO₃⁻ trong đất → quá trình vi sinh → N₂O
(2) Phát thải gián tiếp: Một phần N khi bón vào đất bị thất thoát dưới dạng: (a) bay hơi dưới dạng amoniac (NH3) và oxit nitơ (NOx), sau đó lắng đọng ở nơi khác và chuyển đổi thành N2O. (b) Rửa trôi: Một phần N, ặc biệt dưới dạng NO₃⁻ bị rửa trồi vào nước ngầm hoặc nước mặt, tại đó nó trải qua quá trình biến đổi thành N₂O. Hệ số mặc định cho phần N bị mất do rửa trôi ở vùng nhiệt đới là 0,24 (24% N được áp dụng).
- Các yếu tố thúc đẩy phát thải:
Lạm dụng phân bón: Nông hộ tại khu vực Tây Nguyên thường bón lượng đạm cao hơn đáng kể so với mức khuyến cáo, trong một số trường hợp lên tới 300% so với mức khuyến cáo. Tình trạng này xuất phát từ quan niệm phổ biến rằng việc gia tăng lượng phân bón sẽ bảo đảm năng suất cao hơn.
Nhu cầu đầu vào gia tăng trong hệ thống xen canh: Việc tích hợp các cây trồng có giá trị kinh tế cao như sầu riêng và hồ tiêu đã thúc đẩy nông hộ gia tăng sử dụng phân bón và các vật tư nông nghiệp. Các hệ thống có sầu riêng được ghi nhận là những hệ thống có cường độ sử dụng vật tư đầu vào cao nhất, trong đó lượng phân bón thường được gia tăng nhằm tối đa hóa năng suất mà chưa thực sự dựa trên nhu cầu dinh dưỡng của từng thành phần cây trồng trong hệ thống xen canh.
Tập quán canh tác thay vì tuân thủ cơ sở khoa học: Việc sử dụng phân bón tại nhiều nông hộ vẫn chủ yếu dựa trên kinh nghiệm và tập quán canh tác hơn là dựa trên kết quả phân tích đất, đánh giá tình trạng dinh dưỡng đất hoặc nhu cầu dinh dưỡng thực tế của cây trồng.
- So sánh với các hoạt động canh tác khác
Để làm nổi bật hơn vai trò của điểm nóng phát thải, có thể so sánh nó với các hoạt động đầu vào khác trong hệ thống sản xuất hiện nay:
- Phân đạm: khoảng 71% tổng lượng phát thải;
- Tưới tiêu (sử dụng năng lượng): khoảng 8%, là nguồn phát thải lớn thứ hai;
- Vôi: khoảng 6%;
- Thuốc bảo vệ thực vật: khoảng 4,8%.
Kết quả cho thấy phát thải liên quan đến phân đạm vượt xa các nguồn đầu vào khác, qua đó khẳng định quản lý dinh dưỡng, đặc biệt là quản lý N, là trọng tâm trong chiến lược giảm phát thải của các hệ thống canh tác này.
- Hướng giảm phát thải
N từ phân bón tổng hợp là điểm nóng phát thải hiện nay, do đó, nó cũng được xem là đối tượng để giảm phát thải khí nhà kính. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc giảm lượng phân bón vô cơ và tăng cường sử dụng các nguồn dinh dưỡng hữu cơ, chẳng hạn như phân chuồng hoặc phân ủ, có thể là một trong những giải pháp có tác động đáng kể nhất nhằm giảm dấu chân carbon của các nông hộ.
Đáng chú ý, các hệ thống có cường độ sử dụng phân bón thấp hơn, điển hình là hệ thống cà phê xen canh bơ, có mức phát thải tổng thể thấp hơn đáng kể. Điều này cho thấy việc tối ưu hóa lượng phân bón theo nhu cầu dinh dưỡng thực tế của cây trồng và đặc điểm của từng hệ thống xen canh, thay vì gia tăng đầu vào theo tập quán, có thể đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng vật tư và giảm phát thải khí nhà kính.